Sistem mühendisliği , bir sistemin planlama ve geliştirme aşamalarına teknolojik yenilikleri tanıtmak için çeşitli mühendislik ve bilim dallarından gelen bilgileri kullanma tekniği.
Sistem mühendisliği, çok yönlü bir mühendislik problemini çözmek için diğer mühendislik dallarından ve bilim disiplinlerinden gelen bilgileri etkili bir kombinasyon halinde uygulama tekniği olduğu için bir mühendislik dalı değildir. Yöneylem araştırması ile ilgilidir, ancak ondan daha çok bir planlama ve tasarım işlevi olması ve sıklıkla teknik yenilikleri içeren bir işlev olmasıyla ayrılır. Muhtemelen sistem mühendisliğinin en önemli yönü, ekonomik ve teknik hususların izin verdiği ölçüde hızlı bir şekilde kullanıma sokma özel amacı ile yeni teknolojik olasılıkların geliştirilmesine uygulanmasıdır. Bu anlamda teknolojik gelişmenin ebesi olarak görülebilir.
"Sistemler" kelimesi, özellikle teknolojik ilerlemenin unsurları çok önemli olmadığında, diğer kombinasyonlarda da sıklıkla kullanılmaktadır. Sistem analizi bir örnektir. Sistem teorisi veya bazen sistem bilimi, fiziksel dinamik sistemlerin analizine sıklıkla uygulanır. Bir örnek, bir işlemin etkilerinin işlemin kaynağında değişikliklere neden olmak için geri döndüğü bir veya daha fazla geri bildirim döngüsüne sahip karmaşık bir elektrik ağı olabilir.
19. ve 20. yüzyıllarda çeşitli mühendislik disiplinlerinin gelişiminde, farklı alanlar arasında önemli bir örtüşme kaçınılmazdı; örneğin, kimya mühendisliği ve makine mühendisliği hem ısı transferi hem de sıvı akışı ile ilgiliydi. İletişim teorisi, sibernetik ve bilgisayar teorisi gibi elektrik ve elektronik mühendisliğinin birçok dalında olduğu gibi uzmanlıkların daha fazla çoğalması daha fazla örtüşmeye yol açtı. Sistem mühendisliği, süreçteki mantıklı bir son adım olarak görülebilir. Sistem mühendisleri genellikle bir elektronik veya iletişim geçmişine sahiptir ve bilgisayarlardan ve iletişim teknolojisinden yoğun şekilde yararlanırlar. Yine de sistem mühendisliği bu diğer alanlarla karıştırılmamalıdır. Temelde bir bakış açısı veya bir saldırı yöntemi,herhangi belirli bir temel alanla tanımlanmamalıdır. Doğası ve saldırdığı sorunların doğası gereği, disiplinler arasıdır, belirlenen bir amaca etkili bir şekilde ulaşmak için ayrı teknikler ve bilgi yapılarını bir araya getirme prosedürüdür.
Genel olarak, bir sistem mühendisliği yaklaşımı, temel mantıksal çerçevesinde genelliği artırarak ve ulaşılacak temel hedeflerle artan ilgi göstererek geleneksel bir tasarım yaklaşımından farklı olacaktır. Böylece, her aşamada sistem mühendisi sadece nasıl değil, hem neden hem de nasıl diye soracaktır.
Sistem mühendisliğine ek olarak, sistemleri kendi başlarına tanımlamak da önemlidir. Bir sistem mühendisinin ilgilendiği sistemler her şeyden önce insan yapımıdır. İkincisi, bunlar büyük ve karmaşıktır; bileşen parçaları o kadar yoğun bir şekilde etkileşime girer ki, bir parçadaki bir değişiklik diğerlerini de etkileyebilir. Bu tür bir etkileşim olmadıkça, sistem mühendisinin en azından sistem seviyesinde yapacağı çok az şey vardır; hemen bileşenlerin kendisine dönebilir. Sistemlerin bir diğer önemli özelliği, girdilerinin normalde stokastik olmasıdır; yani girdiler, istatistiksel düzenlilikler sergileyebilse de, esasen rasgele zaman fonksiyonlarıdır. Bu nedenle, sistemin gerçek operasyonda tam olarak neye maruz kalacağını öngörmek beklenemez,ve performansı, bir dizi olası girdiye verilen yanıtların istatistiksel bir ortalaması olarak değerlendirilmelidir. Kesin olarak tanımlanmış tek bir giriş işlevine dayalı bir hesaplama işe yaramayacaktır.
Sistemler, operasyonlarına giren insan yargısının miktarına da bağlı olarak değişebilir. Elbette, elektrik devreleri, otomatik üretim ekipmanı veya tamamen belirli bir şekilde çalışabilen robotlar gibi sistemler vardır. Diğer uçta, hem iş hem de askeri amaçlı, işin çoğunu bir anlamda makinelerin, ancak kritik noktalarda insan gözetimi ve karar verme ile yaptığı yönetim ve kontrol sistemleri var. Açıktır ki bu karışık insan-makine sistemleri, sistem mühendisi için hem olasılıkların hem de sorunların en geniş çeşitliliğini sunar. Bu tür sistemlerin yönleri, insan faktörleri mühendisliği makalesinde ele alınmıştır.
Sistem mühendisliğinin gelişimi
Matematiksel modelleme
Sistem yaklaşımı bir dizi kaynaktan kaynaklanmaktadır. Geniş anlamda, standart bilimsel metodolojinin basit bir uzantısı olarak kabul edilebilir. Bilimde (ve başka yerlerde) verilen bir durumu etkileyebilecek tüm faktörleri listelemek ve tam listeden kritik görünenleri seçmek yaygın bir prosedürdür. Sistem mühendisliğinin belki de en temel aracı olan matematiksel modelleme, yeterince nicel hale gelen herhangi bir bilim dalında karşılaşılan bir tekniktir. Bu nedenle, bu geniş anlamda, sistemler yaklaşımı, asırlar olmasa da, nesiller boyu süren bir geleneğin mirasçısıdır.
Sistem yaklaşımı için daha yeni ve daha spesifik kaynaklar ararken, özellikle öne çıkan iki kaynak var. Birincisi, sistem mühendisliğinin kendi başına açık bir disiplin olarak ilk kez ortaya çıktığı genel iletişim alanı, özellikle ticari telefon. Sistem yaklaşımının izleri telefon mühendisliğinde en azından yüzyılın ilk yıllarına kadar uzanmaktadır ve sistem fikirleri telefonda 1920'ler ve 30'larda oldukça yaygındı. American Telephone & Telegraph Company'nin araştırma kolu olan Bell Telephone Laboratories, 1925'te resmi olarak kurulduğunda, iki ana mühendislik bölümü sırasıyla Cihaz Geliştirme ve Sistem Geliştirme olarak adlandırıldı. Bununla birlikte, sistem mühendisliğinin rolünün eksiksiz bir resmi doktrini,İlk olarak, araştırma ve geliştirmenin politikasını ve yapısını yeniden tanımlama çabasının bir parçası olarak II.Dünya Savaşı'ndan sonraki yıllarda ortaya çıktı. Bu doktrin, mühendislik çabasını araştırma ve geliştirme çabalarıyla mantıksal bir denklik düzeyine getirdi ve en azından araştırma ile neredeyse karşılaştırılabilir gerçek boyutta yaptı. Sistem mühendisi, yeni iletişim sistemlerinin planlanmasında bilimsel ve teknik ilerlemelerin etkin kullanımına özel önem veren çok sayıda işleve sahipti. Elbette bu belirli fikirler dizisi, telefonun özel ihtiyaçlarını yansıtıyordu. Yine de örnek ve çıkış noktası olarak geniş bir etkisi oldu. Sistem mühendisliği kadar hızlı ilerlediği için bu kadar ezoterik bir konunun nedenlerinden biri gibi görünüyor. (Sistem mühendisliğinin araştırma ve geliştirme yönlerinin ayrıntılı bir tartışması için,araştırma ve geliştirme makalesine bakın.)
Yöneylem araştırması ve sistem mühendisliği
Sistem mühendisliği için ikinci bir ana kaynak, II.Dünya Savaşı sırasında İngiltere'de tanınabilir bir biçimde ortaya çıkan ve başlangıçta askeri teçhizatın en iyi şekilde kullanılmasıyla ilgilenen operasyon araştırmasıdır. Tipik örnekler, belirli sayıda bombardıman uçağı için en iyi istihdamın belirlenmesi, denizaltı saldırılarına karşı konvoy düzenlemenin en iyi yolu ve bir bombalama saldırısına karşı önleme araçları kullanmanın en iyi yolunu içeriyordu. Yöneylem araştırması bu gibi durumlarda etkili oldu ve o zamandan beri hem sivil hem de askeri bağlamlarda gelişti.
Yöneylem araştırması ve sistem mühendisliği arasında açık bir ayrım vardır. Yöneylem araştırması, mevcut ekipmanın en iyi şekilde kullanılmasıyla ilgilendiğinden, teknolojik belirsizlikler ortaya çıkmaz. Öte yandan sistem mühendisliği normalde yeni ekipmanın planlanmasıyla ilgilenir ve bu tür belirsizlikler önemli olabilir. Uygulamada, yine de, sistem mühendisliği ve yöneylem araştırmasının pek çok ortak noktası vardır. Özellikle, aynı analitik tekniklerin çoğunu paylaşırlar. Bu, büyük ölçüde, bir sistem mühendisinin, bir yöneylem araştırması uzmanının gerçek donanımla kullanacağı yöntemlerle geçici bir tasarımın etkililiğini değerlendirme olasılığından kaynaklanmaktadır.
Örtüşmenin bir başka nedeni de, yeni ve mevcut ekipman arasındaki ayrımın tam olarak net olmamasıdır. Ekipmandaki yenilik göreceli bir konudur. Yeni ekipman, mevcut tasarım tekniklerine yeterince iyi dayanıyorsa ve yeterince az teknik belirsizlik içeriyor gibi görünüyorsa, sorun önemsiz hale gelir. Soru, bir dereceye kadar ve bir dereceye kadar yargılama ile ilgilidir.
Sistem mühendisliğinin mevcut karakterinin çoğu, tarihsel olarak 1950'lerin başından kaynaklanmaktadır. II.Dünya Savaşı'ndan hemen sonraki yıllarda, örneğin 1947'de doğrusal programlamanın başlatılması ve 1940'ların sonlarında alanın sürekli gelişimi için çeşitli kuruluşların kurulması gibi bazı kayda değer olaylar yaşandı. Ancak genel olarak bu, daha önceki ilerlemelerin konsolidasyon dönemiydi. Bu nedenle, iletişim alanında ana sistemler, savaştan önce başlatılan ve savaş faaliyetleri nedeniyle kesintiye uğrayan bazı uzun mesafeli iletim sistemleriydi.
1950'lerde büyüme hızı önemli ölçüde hızlandı. Sistem mühendisliği üzerine ilk genel ders kitabı 1957'de yayınlandı ve ardından hem endüstriyel hem de askeri uygulamaları ele alan bir dizi başka çalışma izledi. Bu yayınlar, sistem mühendisliğini kabul edilen bir akademik disiplin olarak kurmak için yeterli olduğunu kanıtladı ve buradaki dersler şu anda dünyanın gelişmiş ülkelerinde birçok üniversitede öğretiliyor. Fransa, Hindistan, Japonya, Almanya, Birleşik Krallık ve Amerika Birleşik Devletleri'nde profesyonel topluluklar ve dergiler bulunmaktadır.
İletişim ve elektronik
1950'den sonra sistem mühendisliğinin gelişimi, büyük ölçüde, başta iletişim ve elektronik olmak üzere komşu alanlardaki büyük ilerlemelerin etkisinden kaynaklandı. Otomatik kontrol sistemi buna iyi bir örnektir. Bir kontrol sistemi, bileşenlerin kapsamlı bir şekilde etkileşime girmesi ve sistemin bir bütün olarak herhangi bir bileşene bağlı olduğu söylenemeyen belirli özelliklere - örneğin kararlılığa - sahip olması gibi temel bir özelliğe sahiptir . Böylece kontrol sistemleri, sistem mühendisliği için uygun ders kitabı örnekleri sağladı.
2. Dünya Savaşından hemen sonraki yıllarda, iletişim mühendisliği için temel bir başlangıç noktası olarak bilgi teorisinin gelişimi, sistem mühendisliğinin evrimini şekillendirmede de etkili oldu. Pek çok eksiksiz sistemdeki çeşitli alt sistemlerin, aslında iletişim kanalları olan bir arada tutulduğu bulundu. Böylece, sistemin bir bölümünden diğerine bilgi aktarımı fikirleri, yapının bir bütün olarak işleyişini anlamada yararlı oldu.
Bilgisayar ve sistem mühendisliği
Sistem mühendisliği ayrıca, bilgisayarların ortaya çıkmasından ve daha sonra alanı iki ana yoldan etkileyen güçlü, üst düzey programlama dillerinin geliştirilmesinden de yararlandı. İlk olarak, kapsamlı hesaplamalar veya doğrudan simülasyon yoluyla karmaşık sistemleri analiz etmek için yeni araçlar sağladılar. İkinci olarak, büyük miktarda veriyi sindirmek için veya karmaşık sistemlerin, özellikle büyük ölçüde bilgi aktarımıyla ilgili olanların gerçek bileşenleri olarak kullanılabilirler. Bu, bilgiyi işleme ve bu tür sistemlerde basitçe iletme olasılığını açtı (ayrıca bkz. Bilgi işleme).
Askeri silah sorunlarının sistem mühendisliği üzerindeki etkisi, II. Bir ABD hava savunma füze sistemi olan Nike Ajax'ın geliştirilmeye başlandığı 1945 yılı dönüm noktasıydı.
1945'te mevcut roket itme gücü, füzeye tatmin edici bir taktik menzil sağlamak için zar zor yeterli görünüyordu. Ulaşılabilir menzilin, savaş başlığının ağırlığı ve boyutu, füzenin aerodinamik tasarımının inceliği, kontrol sistemi tarafından sağlanan manevra kabiliyeti ve yörünge şekli ve oradaki ortalama hız gibi çeşitli parametrelere bağlı olduğu keşfedildi. Böylece, menzil ve diğer taktik özellikler arasında en iyi dengeyi sağlamak amacıyla füzenin özelliklerinin çeşitli kombinasyonlarının araştırıldığı etkili bir sistem mühendisliği çabası başlatıldı.
Kontrol ve geri bildirim soruları da genel sistem probleminin önemli yönleriydi. Tüm sistem aslında devasa bir geri bildirim döngüsüydü çünkü füze bir yer bilgisayarından gönderilen emirler tarafından kontrol ediliyordu ve bilgisayar girdisi izleme radarının füzeyi ne yaptığını gözlemlediğine dair bilgiler içeriyordu. Böylece füzeden bilgisayara ve tekrar füzeye geri dönüşü kapalı bir döngü oluştu. Füzenin tutumunu kontrol eden otopilotunki gibi ikincil geri bildirim döngüleri de vardı ve sistemin dinamik tepkisi, radar "titremesini" ortadan kaldırmak için radar sinyallerini işleme ihtiyacından daha da etkilendi. Geçişli geri bildirim yollarını içeren bu tür ayrıntılı dinamik sistemlerin analizi, genel sistemler alanının önemli bir özel parçası haline gelmiştir.
1950'lerde ve 1960'larda sistem mühendisliği, büyük ölçüde Soğuk Savaş ile ilişkili silah sistemleri projelerinin bir sonucu olarak, başka yönlerde de büyüdü. Dolayısıyla, Ajax çalışması tek bir izole füzenin dinamikleriyle ilgiliydi. Öte yandan, 1950'lerde gelişen savunma sistemleri, hatırı sayılır bir alana dağılmış çok sayıda füze, silah, önleme aracı ve radar kurulumunun koordineli operasyonunu içeriyordu. Bunların hepsi büyük bir dijital bilgisayar tarafından bir arada tutuldu ve böylece sistemin merkezi öğesi haline geldi. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki SAGE (yarı otomatik zemin ortamı) sistemi buna iyi bir örnektir.
Aynı yıllarda, sistem yaklaşımı da giderek artan bir şekilde yönetim fonksiyonları ile özdeşleşmiştir. Böylece "sistem mühendisliği ve teknik yön" ifadesi, bir projenin hem ilk planlamasından hem de sonraki yönetiminden sorumlu bir sistem mühendisinin rolünü tanımlamak için kullanılmaya başlandı. Sözde planlama, programlama ve bütçeleme (PPB) teknikleri, sistem mühendisliği ve finansal yönetimin benzer kombinasyonlarını sağlamak için geliştirilmiştir.
Askeri olmayan alanlarda sistem mühendisliği, benzer ancak daha mütevazı hatlar boyunca gelişmiştir. İlk uygulamaların çelik haddehaneleri ve petrol rafinerileri gibi büyük ölçekli otomatik üretim tesislerindeki geri besleme kontrol sistemlerini zorlaması muhtemeldi. Daha sonraki uygulamalar, daha önce hava savunması için geliştirilenler gibi bilgisayar tabanlı yönetim bilgileri ve kontrol sistemlerini vurguladı. Daha yakın yıllarda, sistem yaklaşımı, zaman zaman, yeni şehirlerin planlanması gibi çok daha büyük sivil işletmelere uygulanmıştır.
